Röportaj Serisi-6: Konuk = Prof.Dr.Zeynep Bozkurt (Astronomi ve Uzay Bilimleri)

“11 Soru 11 Cevap” röportaj serimin altıncı konuğu, Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü, Astrofizik Anabilim Dalı Öğretim Üyesi Sayın Prof. Dr. Zeynep Bozkurt olacak. Beni kırmayıp röportaj teklifimi kabul ettiği için kendisine çokça teşekkür ediyorum.
Soru 1: Hocam öncelikle nasılsınız? Sizi astronomi ve özellikle yıldız sistemleri ile ötegezegenler alanına yönlendiren temel motivasyon ne oldu?
Cevap 1: Teşekkür ederim, iyiyim. Ben çocukluğumdan bu yana genel olarak bilim merakı olan bir insanım. Ortaokul-lise (1984-1990) eğitim sürecim TÜBİTAK Bilim Teknik dergilerini ve gazetelerin bilim eklerini okuyarak geçti. Köyde yaşadığım için (Antalya-Manavgat Oymapınar Köyü) sıcak yaz akşamlarında ışık tarafından kirletilmemiş gökyüzündeki nesnelerin ne olduğunu anlamaya çalışırdım. Her ne kadar üniversite eğitimim için bölüm seçimim biraz tesadüfi olsa da, içimdeki bilim sevgisinin beni götürdüğü yer olarak değerlendiriyorum Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümüne gelişimi.Çift yıldız sistemleri alanına olan ilgim, bölümümüzde hocalarımız tarafından çalışılmakta olan alanlara yönelmemden kaynaklandı. Ötegezegenler ise tamamen kendi isteğim ve merakımla, özellikle gezegenimiz dışında başka gezegenlerdeki koşullar ve yaşam olasılıklarına olan ilgimle girdiğim bir alan. Ama temel olarak şunu söyleyebilirim: benim asıl motivasyonum bilgiye olan merakımdır.
Soru 2: Yıldız sistemleri üzerine yaptığınız çalışmalarda sizi en çok şaşırtan veya teorik beklentilerle örtüşmeyen bir bulgu oldu mu?
Cevap 2: Yüksek lisans ve doktora çalışmalarım sırasında yakın çift yıldız sistemleri ile ilgili araştırmalar yaptım. Seçtiğim bazı çift yıldızların gözlemini yaparak onların ışık eğrisi ya da dönem değişimine ilişkin bilgiler çıkarmaya yönelik çalışmalardı bunlar. Özellikle çift yıldızlarda yörünge dönem değişimine sebep olan etkilerden biri olan eksen dönmesi üzerine araştırmalar yaptım. Bu etki gözlemsel olarak elde edilebiliyor ve çift yıldız bileşenlerinin iç yoğunluk dağılımına ilişkin çıkarım yapılmasını sağlıyor.
Kuramsal olarak da eksen dönmesi parametrelerini hesaplayabileceğimiz formüller var. Yaptığımız gözlemlerle elde edilen eksen dönmesi ile kuramsal eksen dönmesi karşılaştırılarak beklenene göre nasıl bir yoğunluk dağılımı gözlenmiş değerlendirilebiliyor. Çoğu sistemde de gözlemsel ve kuramsal değerler birbiri ile uymayabiliyor. Bu durumda tutarsızlığa sebep olacak başka etkileri araştırmak gerekiyordu. Yoğunluk dağılımının bu şekilde gözlemlerle elde edilebiliyor olması beni şaşırtmıştı bu çalışmaları yaparken.
Soru 3: Ötegezegen araştırmalarınızda hangi parametrelerin (örneğin yarıçap, kütle, yörünge özellikleri) gezegen oluşum süreçlerini anlamada en belirleyici rolü oynadığını düşünüyorsunuz?
Cevap 3: Ötegezegenler, özellikle de onların atmosferlerinin kimyasal bileşimi ile ilgili araştırmalara ben son yıllarda başladım. Hem yıldız hem de gezegenlerde oluşum ve evrim için en önemli parametrenin kütle olduğunu söyleyebiliriz. Gezegenler, gaz ve toz bulutu çökmesi sonucu oluşan bir yıldızın etrafındaki disk içinde oluşurlar. Temel olarak kütle çekiminin rol aldığı bir süreçle madde toplanması yolu ile gezegen çekirdeği dediğimiz başlangıç materyali büyür ve gezegeni oluşturur.
Oluşan bu gezegen yine kütlesine bağlı olarak merkezdeki yıldızın etrafında bir yörüngeye oturur. Tabii yıldızın kütlesi de çok önemli; gezegenin yıldızdan hangi uzaklıkta, nasıl bir yörüngeye oturacağı hem yıldızın hem gezegenin kütlesi ile belirlenir.
Soru 4: Yıldızların kimyasal bileşim analizlerinde karşılaştığınız en büyük zorluklar neler? Özellikle spektral çözünürlük ve veri kalitesi açısından hangi yöntemleri tercih ediyorsunuz?
Cevap 4: Yıldız atmosferlerinin kimyasal bileşimi konusundaki araştırmalara ben doktora çalışmalarımdan sonra yöneldim. Bu alanda yapılan çalışmalar için çözünürlüğü yüksek tayfölçer (spektrograf-spektrometre) ve büyük teleskoplara ihtiyaç duyuluyor.
Temel zorluk gözlem verisi sağlamak, çünkü ülkemizdeki teleskop ve tayfölçerlerle bu duyarlılıkta veri alamıyoruz. Gözlem verisi için uluslararası işbirliklerine ihtiyaç duyuyoruz. Biz de bölümümüzdeki araştırma grubumuzla birlikte ABD’de Texas Üniversitesi’nden bir bilim insanı ile işbirliğimiz sayesinde gözlem zamanı ve veri elde etme şansına sahip oluyoruz.
Analizler sırasında da belli kapasitedeki bilgisayar altyapısına ve analiz programlarına ihtiyaç duyuluyor. Bu programlar da yine işbirliklerimiz tarafından sağlanıyor. Bunun dışında bir zorluk yok; sadece dikkatli olmak, var olan bilgiyi kullanarak çok çalışmak yeterli.
Yüksek çözünürlük ve veri kalitesi için gözlemlerin elde edileceği tayfölçerin ve teleskopların özellikleri önemli. Hem optik hem de kızılöte bölgede yüksek çözünürlüklü tayflarla çalışıyoruz.
Soru 5: Galaktik kimyasal evrim modelleriyle gözlemsel veriler arasında ne tür farklılıklar gözlemlediniz? Bu farkları açıklamak için nasıl bir yaklaşım benimsiyorsunuz?
Cevap 5: Yıldızların kimyasal bolluk çalışmaları, Galaksimizin (Samanyolu) kimyasal evrimini anlamamız açısından önemli. Galaksimizin halo, disk ve şişkin bölge olarak adlandırılan temel bileşenleri var ve bu bileşenlere ait yıldızlar evrimlerinin farklı aşamalarında bulunuyorlar.
Haloda çok yaşlı ve metalce fakir yıldızlar gözlenirken, disklerde bulunan yıldızlar daha genç ve metalce zengin oluyor. Kimyasal bolluğunu incelediğimiz yıldızlardan bazen kuramsal olarak beklenen element ya da metal bolluğu, ya da beklenen izotop oranlarını göstermedikleri görülüyor.
Bu farkları açıklamak için yıldızın başka bir cisimle etkileşmesi (örneğin başka bir yıldız veya gezegenle birleşme), yıldız içlerindeki karışım mekanizmaları, dönme ve madde atımı gibi olası etkiler irdeleniyor.
Soru 6: Çift yıldız sistemleri üzerinde yürüttüğünüz çalışmalar, yıldız evrimi hakkındaki klasik modelleri hangi yönlerden zenginleştiriyor?
Cevap 6: Çift yıldızlarla ilgili yapılan çalışmalar, gözlenen ışık değişiminin kuramsal modellerle karşılaştırılarak yörünge ve fiziksel parametrelerin (kütle, sıcaklık, yüzey çekimi gibi) elde edilmesine dayanıyor. Çift yıldızı oluşturan bileşenlerin özellikle kütlesi hassas bir şekilde elde edilebiliyorsa, evrim durumları irdelenebiliyor. Kuramsal olarak aynı kütleye sahip bir yıldızın evrim yolu çizdirilip gözlenen parametrelerle karşılaştırılabiliyor.
Her zaman gözlemsel verilerle kuramsal veriler örtüşmeyebiliyor. Bu durumda modellerde güncellemeler yapmak, bazı etkileri modellere eklemek gerekebiliyor. Ne kadar çok çift yıldız sistemi gözlenip modellerle karşılaştırılırsa modeller o kadar gelişmiş oluyor.
Soru 7: Fotometrik ve spektroskopik verilerde sinyal–gürültü oranını artırmak için hangi veri işleme tekniklerini veya yazılımları kullanıyorsunuz?
Cevap 7: Fotometrik (ışık ölçüm) ve spektroskopik (tayf ölçüm) verilerdeki sinyal–gürültü oranı temel olarak gözlem aygıtlarıyla ilgilidir. Teleskobun türü, boyutu, gözlem aracının kalitesi ve duyarlılığı veri kalitesini artırır. Gözlemevinin konumu, hava koşulları, ışık kirliliği gibi etkiler de önemlidir. Sinyal–gürültü oranını artırmak için, indirgeme aşamasında bu dış etkilerin katkılarını hassas biçimde çıkarmak gerekir. Her gözlemevinin ve teleskobun kendi indirgeme yazılımları vardır. Geçmişte (ve hâlâ) en yaygın kullanılan program IRAF’tır (Image Reduction and Analysis Facility). Biz de hem ışıkölçüm hem tayf verisi işlemede bu programı kullandık.
Soru 8: Türkiye’deki teleskop altyapısının (özellikle TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nin) araştırmalarınıza katkısı nedir? Bu alanda geliştirilmesini istediğiniz yönler var mı?
Cevap 8: Geçmişte hem Ege Üniversitesi Gözlemevi teleskoplarını hem TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi teleskoplarını araştırmalarımda kullandım. Yüksek lisans ve doktora çalışmalarım Ege Üniversitesi Gözlemevi’nde elde edilen ışıkölçüm verilerine dayanıyordu.
TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nde de tayf gözlemleri elde ettik. Ancak bu teleskoplar ve aygıtlar, şu anda çalıştığım yıldız ve gezegen atmosferlerinin kimyasal analizi için yeterli hassasiyette değil.
DAG (Doğu Anadolu Gözlemevi)’nda kurulumu devam eden 4 metrelik teleskop gelecekte ihtiyaç duyduğumuz hassasiyeti sağlayabilir. Fakat bu teleskoba yüksek çözünürlüklü bir tayfölçer takılması gerekiyor.
Soru 9: Yıldızların kimyasal izotop oranları, galaksimizin oluşum tarihine dair nasıl bilgiler sunuyor? Bu konuda geleceğe dönük gözlem planlarınız var mı?
Cevap 9: Bizim incelediğimiz yıldızlarda özellikle 12C/13C izotop oranlarını inceliyoruz. Dev yıldızlarda bu oran, yıldızın evrimsel durumu ve iç karışım işlemlerine dair bilgi verir.
Anakol yıldızlarında bu oran 40–50 civarındayken, dev aşamasına gelen yıldızlarda 20’nin altına, daha ileri evrim aşamalarında 10’un altına iner. Bu oranı değiştiren şey yıldız içinde gerçekleşen nükleer reaksiyonlardır. İzotop oranlarının değişimi, yıldızların metallilik oranlarıyla da ilişkilidir. Böylece Galaksi’nin farklı bölgelerindeki yıldızların izotop oranları ile metallilikleri arasındaki ilişki, galaksimizin kimyasal evrimine dair bilgi sunar. Şu an yürütmekte olduğumuz projelerde bu izotop oranlarını inceliyoruz ve yeni yıldızlara ait gözlem verisi de toplamaya devam ediyoruz.
Soru 10: Yapay zekâ veya makine öğrenimi yöntemlerini spektral veri analizinde kullanıyor musunuz? Kullanıyorsanız hangi algoritmalar size en faydalı oldu?
Cevap 10: Şu an için analizlerimde yapay zekâ veya makine öğrenmesi yöntemlerini kullanmıyorum. Klasik yöntemlerle, daha önce yazılmış algoritmalarla çalışıyoruz. Ancak gelecekte ihtiyaç duyulursa bu yöntemlere başvurulabilir.
Soru 11: Gelecekte ötegezegen atmosferlerinin doğrudan tayf gözlemleri yaygınlaştığında, araştırma ilginizi hangi yeni yönlere taşımayı planlıyorsunuz? Eklemek istediğiniz bir şey var mı?
Cevap 11: Ötegezegen atmosferleriyle ilgili çalışmalara doktora öğrencimle birlikte son birkaç yıldır başladık. Ülkemizde bu analizlere olanak verecek teleskop ya da gözlem aygıtı bulunmadığı için, uluslararası işbirliği yoluyla veri elde ettik.
Bu verinin analiziyle, incelediğimiz ötegezegenin atmosferindeki moleküler ve atomik türleri ve bolluklarını belirledik. Ayrıca atmosferin sıcaklık–basınç profili ile C/O oranını elde ettik.
C/O oranı gezegenin oluşumu ve evrimi hakkında bilgi sağlar. Gezegenlerin ev sahibi yıldız etrafındaki diskin hangi bölgesinde oluştuğunu anlamamıza yardımcı olur. Bu konuda çalışmalarımız devam ediyor ve yeni bir ötegezegenin analizine başladık.
Gelecekte de uluslararası işbirliklerimizi sürdürerek yeni ötegezegenlerin gözlemlerini ve analizlerini yapmayı planlıyoruz.
Hocam, değerli vaktinizi ayırdığınız ve sorularıma anlamlı cevaplar vererek gösterdiğiniz yardımseverliğiniz için çok teşekkür ederim. Çalışmalarınızı anladığım kadarıyla büyük bir ilgiyle ve takdirle takip edeceğim. Sağlık, mutluluk ve başarı dolu bir yaşam diliyor, işlerinizde kolaylıklar temenni ediyor, saygı ve sevgilerimi sunuyorum.